Hörgerechte Musiksysteme

für aktives Musikhören 6. überarbeitete Information

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung

Was ist das Ziel?

Die zentralen Vorstellungen

Was bringt es, wenn HiFi-Systeme die Mechanismen des aktiven Hörens unterstützen

Das Modell des aktiven Hören

Die otoakustischen Emissionen (OAE´s)

Otoakustische Emissionen als Teil des aktiven Hörens

Otoakustischer Emissionsmechanismus ist Teil der Instrumenterkennung

Biaurales Hören

Das Ordnungskriterium Zeit

Regeln für eine immer reproduzierbare, quasi dreidimensionale

Musikwiedergabe

Betrachtung in Wirknetzen mit „kybernetischen Punkten“

Zusammenfassung

Die Hörtests mit gemischten Testgruppen aller Altersgruppen zwischen 20 und 70 Jahren und Teilnehmern jeder Hörerfahrung von „interessiertem Neuling“ bis gestandenem „High Ender“, zeigen, dass eine authentische Wiedergabe mit einem Bruchteil des gewöhnlichen Aufwands möglich ist (ca. ein Zehntel der Referenzgerätepreise), wenn die Geräte und Verbindungen nach dem Konzept des aktiven Hörens optimiert wurden. Schon preiswerte Kabel, CD-Spieler, Verstärker oder Lautsprecher ermöglichen eine äußerst natürlich empfundene, nahezu holographiesche Musikwiedergabe. High End Komponenten erreichen entsprechend optimiert eine bisher nie gekannte Qualität (Siehe Grafiken).

Das Musik & Akustik - Tuning verändert die Qualität des 450,-€ Verstärker NAD 325 BEE von 76% auf 112 % im Vergleich zur 8.000,- € DENSEN - Referenz.

Das Musik & Akustik - Tuning verändert die Qualität des 399,-€ DVD-Player von 81% auf 114 % im Vergleich zur 6.000,- € T+A - Referenz.

Alle Ergebnisse der Workshops hier!

Möglich sind diese enormen Qualitätssteigerungen durch eine konsequente technische Umsetzung der Erkenntnis, dass die zeitlichen Prozesse, die im Innenohr ablaufen, auf eine konsistente zeitliche Information des Musikübertragungssystems treffen müssen. Wird diese zeitliche Konsistenz durch das HiFi-System (inklusive Raumakustik) nicht erreicht, so kann das Regelsystem des cochleären Verstärkers (inklusive Gehirn) sich nicht aktiv auf einzelne Schallereignisse einstellen (Musikinstrumente, Rauminformation) und diese werden unterdrückt oder falsch dargestellt. Eine Sonderform davon ist der Cocktailparty-Effekt, der wissenschaftlich gut untersucht ist und zeigt, dass das Einstellen des Hörers auf den Sender nur möglich ist, wenn aktives Hören erfolgt und die am aktiven Hören beteiligten Elemente (inklusive der absteigenden Hörbahnen und äußeren Hörzellen) funktionieren. Ist der Regelprozess des aktiven Hörens an einer Stelle unterbrochen (beispielsweise die Degeneration der absteigenden Hörbahnen), so kann der Hörer den Sender nicht verstehen. In der Musik bedeutet dies, dass Klänge und Geräusche, die in der Musik erzeugt werden, überhaupt nicht wahrgenommen werden oder unnatürlich wirken.

Die am aktiven Hören beteiligten Hörmechanismen haben einen sehr erheblichen Einfluss auf das Empfinden der Musik.

1. Die Mechanismen des aktiven Hörens, der cochleäre Verstärker, verstärken den von außen in das Innenohr eingetretenen Schall um bis zum 10.000-fachen!

2. Töne (Obertöne) werden einem Instrument zugeordnet oder eben nicht! Dies führt zu einer veränderten klanglichen Empfindung des Klanges des Instrumentes. Rauminformationen werden wahrgenommen oder eben nicht (Empfindung der Intensität und Länge des Nachhalls). Rauminformationen werden vom Direktschall getrennt oder eben nicht (zum Beispiel das zischende, scharfe „S“ bei Singstimmen). Jeder, der sich mit HiFi auseinandergesetzt hat, kennt den Effekt, dass durch ein neues Kabel oder eine neue Geräteunterlage plötzlich das Atmen der Sängerin zu vernehmen und der Nachhall plötzlich deutlich länger zu hören ist. Dabei ändert sich weder die physikalisch messbare Amplitude, noch die relative Phase irgendeines Tones. Ihr Gehirn aber ordnet neu Obertöne zu!!!!!!

3. Die Mechanismen des aktiven Hörens, der cochleäre Verstärker, erzeugen selbst Töne als Reaktion auf Töne von außen (otoakustischen Emissionen oder kurz OAE´s). Diese Töne unterscheiden sich je nachdem, ob es sich um einen einzelnen, ein Tonpaar oder komplexe Geräusche und Klänge handelt. Der Mensch empfindet also eine Summe aus „äußerem Schall“ und „innerem Schall“.

4. Es gibt nicht nur Maskierungen des „äußeren Schall“, sondern auch der „innere Schall“ kann durch sehr tiefe Töne (z.B. 25 Hz) maskiert werden. Somit beeinflussen tiefe Töne in natürlicher Weise die Hochtonempfindung.

5. HiFi-Anlagen sind komplexe Systeme (Wirknetze). Ob eine Maßnahme als qualitative Verbesserung empfunden wird, hängt von der individuellen Ausgestaltung der einzelnen Beziehungen der Einzelglieder ab. Eine Maßnahme kann in einer Kette (eigentlich Wirknetz) positiv wirken, neutral sein, aber auch negativ wirken. Dies kann in einer anderen Kette genau andersherum sein. Dies ist der Grund, weswegen wir im HiFi oft so heftige Diskussionen über die Qualität einzelnen Komponenten haben. Eine dramatische Verbesserung durch den Einsatz von Techniken, welche das aktive Hören unterstützen, ist dann gegeben, wenn gleich mehrere Techniken aufeinander abgestimmt eingesetzt werden. Aber auch Einzelmaßnahmen verbessern die Qualität mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit, da die Maßnahmen an „kybernetischen Punkten“ ansetzen, wo gleich mehrere Probleme gleichzeitig gelöst werden, da diese über einen Punkt in Beziehung stehen.

Musiksysteme für ein aktives Musikhören

Was ist das Ziel, das ich mit meinem Konzept des aktiven Musikhörens erreichen will?

Eine Musikwiedergabe über eine HiFi-Anlage so authentisch wie Musik live zu erleben, das ist mein Ziel! Live-Musik ist dabei meine Referenz. Wenn es mir zeitlich möglich ist, singe ich in Kirchenprojekten, um viel Live-Atmosphäre aufnehmen zu können. Aus dem gleichen Grund unterstütze ich auch die Folk Konzerte des FIF im Feuerschlößchen in Bad Honnef. Dabei optimiere ich, sooft ich kann, die sehr schwierige Raumakustik für Live-Konzerte im „Feuerschlößchen“ (Wände aus Marmor). Die Qualität der Konzerte überzeugte den WDR so sehr, dass dieser schon mehrfach Aufnahmen der Konzerte aus dem „Feuerschlößchen“ im Radio gesendet hat. Das Urteil über meine Akustikoptimierungen im Feuerschlößchen der jeweiligen Sound-Techniker ist begeistert: „amazing, super sound, thank you!“ oder „ brilliant - they work“ (gemeint sind die Bildabsorber). Auch die Aufnahmeleiterin des WDR sagte zur Klangoptimierung des „Feuerschlößchens“ mit meinen Bildabsorbern: „Ohne Ihre Absorber hätten wir die Aufnahme nicht hinbekommen! Die Absorber sind doch tragbar, die kann man doch sicher auch für andere Konzerte nutzen!“ Um zu zeigen, wie natürlich die Musikwiedergabe über eine HiFi-Anlage sein kann, veranstalte ich viermal im Jahr in den Räumlichkeiten von Musik&Akustik eine Nachtmusik. Interessierte genießen in angenehmer Atmosphäre Musik wie live über eine mit Musik&Akustik - Erfindungen gespickte HiFi-Anlage in einem akustisch optimierten Raum. Nachtmusik bedeutet, mehrere Stunden einfach nur Musikhören. Der Kommentar von langjährigen „High-Endern“ während der letzten Winternachtsmusik: „Ich brauche ja nicht mehr zur High End nach München zu fahren, um eine gute Anlage zu hören. Hier klingt´s besser.“

Musik&Akustik raumoptimierte Live-Konzerte des „FIF“ im „Feuerschlößchen“ Bad Honnef, die auch vom WDR mitgeschnitten und gesendet werden.

Ich nutze jede Gelegenheit, ein Feedback von unserem Kunden zu unterschiedlichen Themen zu bekommen und lasse dabei neue Entwicklungen bewerten. Mehrfach im Jahr präsentiere ich an Stadtfesten und verkaufsoffenen Sonntagen Neuentwicklungen, aber auch „alte Technik“ wie meine patentierte Hochgeschwindigkeits-Frequenzweiche aus den 80’ziger Jahren.

Nova-Utopia (30.000,- €) und Chorus-Tuning (600,-€) mit patentierter Hochgeschwindigkeitsweiche im Urteil der Besucher beim Stadtfest.

Um Musik wie live reproduzieren zu können, beschäftige ich mich seit Anfang der achtziger Jahre mit dem aktiven Musikhören. Unter aktivem Musikhören verstehe ich das Musikhören, dass bewusst erfolgt und nicht nebenbei, wie z.B. während des Lesens. Hört man bewusst / aktiv, so wird aber auch ein anderer Hörmechanismus aktiviert, der das Gehirn und die Mechanismen des cochleären Verstärkers im Innenohr noch aktiver in den Hörprozess einbezieht. Insofern ist dies aktives Hören im doppelten Sinne. Mein Ziel ist es, diese Form des Hörens durch speziell optimierte Musiksysteme zu erleichtern. Das bedeutet, ich möchte HiFi-Systeme so an das menschliche Hörsystem anpassen, dass eine möglichst "authentische" Musikempfindung entsteht. Für die "authentische" Musikempfindung werden in der Musikreproduktion Korrekturschaltungen und Korrekturmaßnahmen notwendig, welche die üblichen Anpassungsfehler der Geräte zueinander oder der Baugruppen beseitigen oder - wenn dies nicht geht - die Wirkungen korrigieren. Dabei dient die Technik nur einem Ziel: der Empfindung. Um Musiksysteme gezielt optimieren zu können, ist es meiner Meinung nach zwingend notwendig, mit einem Hörmodell (Arbeitshypothese) zu arbeiten, auf das man seine Optimierungsanstrengungen bezieht. Da die gängigen Hörmodelle oft keine wirklichen Antworten im HiFi-Bereich gaben, entwickelte ich aus den Veröffentlichungen, die mir zur Verfügung standen, in den letzten 25 Jahren ein eigenes aktives Hörmodell. Wichtig ist, dass Maßnahmen, die sich aus dem Modell ergeben, immer erklärbar und wiederholbar sind. Um den Erfolg meiner Bemühungen zu objektivieren, suchte ich nachprüfbare Parameter. Diese fand ich in der Erkennung von SchalImustern (Instrumenten). So interessieren mich Parameter wie Detailreichtum (Wie viele Instrumente sind zu erkennen?), Räumlichkeit (Wie groß wird der Raum dargestellt?) sowie die Abbildungsschärfe einzelner Schallmuster. Optimiert man diese Parameter, so stellt sich meiner Erfahrung nach eine als natürlicher empfundene Wiedergabe ein.

Winternachtsmusik bei Musik&Akustik – einzigartige Musikabende – Musikreproduktion wie live!

Die zentralen Überlegungen

• Eine Überlegung ist, dass die Empfindung von komplexen Klängen / Geräuschen wie Musik, nicht nur aus den einzelnen Tönen besteht, die in den Gehörgang gelangen, sondern ebenso ganz stark von den zusätzlichen Tönen bestimmt wird, die im Innenohr im cochleären Verstärker erzeugt werden. Die menschliche Musikempfindung lebt also von „äußerem Schall“ plus „innerem Schall“. Dabei hängt die konkrete Erzeugung des „inneren Schalls“ (otoakustische Emissionen) von der zeitlichen Struktur und mittelbaren Effekten (zum Beispiel der Tieftonmaskierung der otoakustischer Emissionen) ab und somit auch die authentische Musikempfindung!

• Der cochleäre Verstärker verstärkt die Wanderwelle bis zum 1000-fachen und es werden in der Cochlea die Klänge, Sprache und Geräusche in einer Fourieranalyse in einzelne Tonfrequenzen zerlegt. Der Einfluss auf die Musik durch den cochleären Verstärker ist so stärker als der aller anderen Hörmechanismen. Durch die Auflösung der komplexen Schwingungen in ihre einzelnen Bestandteile bleibt für den Menschen kein wieder erkennbares komplexes Schwingungsmuster erhalten, sondern nur diskrete Töne werden als Sinneswahrnehmung auf den Weg ins auditive Gehirn zur Auswertung aber auch Bearbeitung (Regelkreis) geschickt! Das Gehirn muss beim Musikhören so die vorhandenen Töne zu den Instrumenten und Rauminformationen zusammensetzen – dazu braucht es spezifische Zeitinformationen.

Was bringt es, wenn HiFi-Systeme die Mechanismen des Aktiven Hörens unterstützen

Härtetest für die Musik&Akustik-Entwicklungen. Die Workshopteilnehmer bewerten schonungslos die Klangqualität. Die Ergebnisse werden statistisch aufbereitet.

Hörversuche mit Lautsprecherkabeln, Verbindungskabeln, Netzkabeln, CD-Spielern, Verstärkern und Lautsprechern, welche so modifiziert wurden, dass diese das aktive Hören unterstützen, sollen dies deutlich machen. Die hier präsentierten Ergebnisse sind statistische Auswertungen von Fragebögen meiner monatlichen Kunden-Workshops.

Unter  "Die Ergebnisse" können Sie ausführlich die statistischen Ergebnisse aller Hörtests nachlesen.

Was macht den Klang eines Instruments aus?

Wenn wir über natürlichen Klang reden, ist es wichtig zu wissen, was den Klang eines Instruments ausmacht. Der Klang eines Instruments entsteht durch eine für das Instrument einzigartige Zusammensetzung von Obertönen. Diese Obertöne eines Instruments haben auch eine für das Instrument spezifische Intensität. Der dritte Punkt, der einen Klang eines Instrumentes ausmacht, ist das ganz spezifische Einschwingverhalten der einzelnen Töne (Obertöne) eines Klanges und das zeitliche Verhalten der Obertöne zueinander. Nur wenn Zusammensetzung, Intensität und Zeitverlauf der Töne richtig wiedergegeben werden, kann ein Klang als natürlich empfunden werden. Es darf also die Intensität (Frequenzgang) ebenso wenig verändert werden, wie zusätzliche Töne hinzugefügt werden. So die gängige Meinung.

Meine Überlegungen gehen einen deutlichen Schritt weiter. Wenn Sie ein Instrument in einem Raum spielen, so kommen ein direkter Schall zum Hörer und ein Schall, der durch die Wände reflektiert wird. Diese Reflexionen transportieren dann die Informationen, wo genau das Instrument vor Ihnen steht und wie groß der Raum ist, in dem das Instrument gespielt wird. Auch die Raumbeschaffenheit (leer, usw.) ist in den Reflexionen enthalten. Trotz der nun teilweise völlig veränderten Intensitäten der Obertöne und der völlig veränderten Zeitverläufe der Obertöne durch die Überlagerung des direkten Schalls und der Raumreflexionen können Sie das Instrument klar erkennen! Sie werden nie im Zweifel sein, um welches Instrument es sich handelt. Noch schwieriger wird es, wenn ein weiteres Instrument und noch eines und noch eines gleichzeitig im Raum spielen. Dann hören Sie viele, viele Obertöne, die in dieser Zusammensetzung für Sie völlig fremd sind.

Sie haben aber zu keinem Zeitpunkt einen Zweifel, dass es sich um ein Klavier, eine Geige und eine Querflöte handelt. Sie sind in der Lage, alle Obertöne zu den Instrumenten zusammenzufassen beziehungsweise die Obertöne zu trennen und sogar noch die Unmengen an Rauminformationen (Reflexionen) auszuwerten (Standort bestimmen). Warum können Sie das?

Die Antwort lautet: Ihr Hörsystem vergleicht das Gehörte mit bekannten Klangmustern und reagiert mit der Empfindung Klavier. Dabei lässt Ihr Hörsystem Details weg, die es nicht für wichtig hält und ergänzt Töne, die das Gehör in dem Muster (Instrument) erwartet. Dies aber nur dann, wenn es genügend „Hinweise“ auf das spezifische Instrument hat. Sie hören nicht das, was da ist, sondern was Sie glauben da zu sein! Ihr Hörsystem hat bei Musik oft nicht genügend Zeit, um alle Informationen auszuwerten. Es gibt viele Regeln und Gesetze der Akustik/Psychoakustik, die auf Tests einzelner Töne oder Klänge basieren. Diese Untersuchungen wurden dann einfach auf so komplexe Schallereignisse wie Musik übertragen. Wie Sie aus den folgenden Ausführungen entnehmen können, reagiert aber das Gehör (Das gesamte Hörsystem inklusive Gehirn) auf unterschiedlich komplexe Stimuli unterschiedlich. Dies zumal das Gehirn als „Manipulator“ beteiligt ist. Das Gehirn ist gezwungen, bei komplexen Stimuli wie ein Orchester in einem Raum zu simplifizieren. Abbildungen eines Klangs wie die der Violine und des Klaviers (siehe Oben) bringen uns aber auf eine falsche Spur, denn diese verhalten sich so, als ob eine für das Gehör leicht erkennbare Schwingungsstruktur eines Klanges vorliegt. Im Innenohr wird aber diese komplexe Schwingung analysiert und jeder Ton wird einzeln aufbereitet. Das Gehirn muss also die Einzelschwingungen bewerten und wieder zu einem Klang (Muster) zusammensetzen (synthetisieren)! Sind für dieses Zusammensetzen des Klanges nicht genügend (Zeit-)Informationen vorhanden, reagiert das Gehirn mit Stress-Symptomen wie aggressivem Hörempfinden oder Kopfschmerzen. Das Gehirn führt auch Fehlverteilungen der Töne auf die Schallereignisse durch oder unterdrückt einzelne Töne.

Ich persönlich kann im Wesentlichen nur über meine selbst getunten Anlagen laut Musikhören, da ich sonst massive Kopfschmerzen bekomme. Auch viele Kunden bestätigen, dass nach dem lauten Hören über meine gehöroptimierten HiFi-Anlagen die kurz nachklingenden Ohrgeräusche entweder nicht auftreten oder wesentlich schneller abklingen (weniger Stress). Eines aber ist sicher, ohne klare zeitliche Zusammenhänge der Obertöne untereinander, im Verhältnis zur Reflexion und der beiden Ohren zueinander könnte der Mensch nicht einmal ein Instrument in zwei unterschiedlichen Räumen wieder erkennen!

Das Modell des aktiven Hören

Das Modell über das aktive Hören soll auch ein Diskussionsbeitrag über die Notwendigkeit eines neuen Denkens im HiFi sein.

Wie schon seit Anfang der achtziger Jahre angenommen wurde, ist das menschliche Hören selbst ein aktiver Prozess, der als Regelsystem organisiert ist. Dabei wird die Basilarmembran im Innenohr frequenzspezifisch durch die Töne eines Klangs oder eines Geräuschs von außen partiell in Bewegung gesetzt.

Dadurch entsteht eine Relativbewegung zwischen Basilarmembran und der Tektorialmembran, welche die inneren und äußeren Haarzellen (Sinneszellen) stimuliert und an das Gehirn weitergeleitet.

* Bild Martina Kremer, Bergische Universität Wuppertal  

Je nach Art des stimulierenden Schalls reagiert nun das Gehirn unterschiedlich auf das Schallmuster mit differenzierten otoakustischen Emissionen Diese sind von den äußeren Haarzellen erzeugten Schwingungen der Tektorialmembran. Diese Töne sind im Gehörgang messbar. Das bedeutet, das Gehör selbst erzeugt als Reaktion auf den äußeren Schall selbst Schall.

Dieser von den äußeren Haarzellen erzeugte Schall kann mit speziellen Mikrofonen im Gehörgang gemessen werden. Es besteht also ein Regelkreis aus Tektorialmembran – äußeren Haarzellen / innere Haarzellen – Gehirn – äußere Haarzellen – Tektorialmembran / innere Haarzellen.

Die Funktionsweise dieser Bewegung durch die äußeren Haarzellen wurde Ende 2003 auf dem 146zigsten Treffen der Acoustical Society of America erstmals vorgestellt.

Quelle: Videoaufnahmen des aktiven Bewegungsmechanismus der äußeren Hörzellen unter http://www.acoustics.org/press/146th/mountain.htm

Die otoakustischen Emissionen (OAE´s)

Es wurden verschiedenste otoakustische Emissionen (OAE´s) beobachtet, je nachdem welche Struktur der Schall besitzt. Üblich ist heute die Einteilung in:

• Spontane otoakustische Emissionen (SOAE), welche ohne Stimulation auftreten. Die SOAE´s werden von Signalen der absteigenden Nerven aus dem auditorischen Gehirn beeinflusst. Man geht davon aus, dass die äußeren Haarzellen zu einem System einer selbstregulierten Reaktionsschwelle gehören, die sie stets unmittelbar an der Grenze zu einer spontanen Bewegung halten. Dies erhöht die Empfindlichkeit erheblich (Verstärkung). Für den Bereich der Musikempfindung ist hierbei interessant, dass diese Töne (also der Bereich der Empfindlichkeitserhöhung/Verstärkung) zwischen 500 Hz und ca. 10.000 Hz liegen und so eher im Bereich der Oberwellen der Instrumente.

• Transitorisch evozierte otoakustische Emissionen (TEOAE), welche bei kurzen breitbandigen Impulsen auftreten. Dies geschieht mit einer zeitlichen Verzögerung was eine Informationsverarbeitung im Gehirn vermuten läst. Diese OAE entsprechen am ehesten der Reaktion des Gehörs auf einen komplexen Stimulus wie eine Pauke, Geige oder Klarinette.

• Distorsionsproduzierte otoakustische Emissionen (DPOAE), welche als Differenztöne von zwei gleichzeitig stimulierenden Tönen auftreten. Zumindest diese Töne werden nach neuesten Untersuchungen durch laute sehr tiefe Töne (zum Beispiel 25 Hz) maskiert (beeinflusst). Das bedeutet, bei gleichzeitigem Auftreten von tiefen Tönen reduzieren sich lautstärke- und phasenabhängig das Auftreten von DPOAE´s und somit auch die Klangempfindungen. Siehe Abbildung: phaseninduzierte Pegeländerung der DPOAE´s. d) Pegel der DPOAE´s ohne Maskierung im Zeitverlauf, e) Pegel der DPOAE´s mit Maskierung im Zeitverlauf.

Bisher ist die Maskierung der OAE´s meines Wissens nach wissenschaftlich nur bei DPOAE´s untersucht worden. In den Untersuchungen wurden stark pegelabhängige Maskierungen der DPOAE´s nachgewiesen und dies bei relativ hohen Pegeln. Dies ist aber ein interessanter Hinweis darauf, über welche möglichen Hörmechanismen eine HiFi-Anlage mit Kompaktlautsprechern mit einem richtig eingemessenen Subwoofer wärmer und räumlicher erklingen lassen kann. Es zeigt aber auch, dass Veränderungen am einen Ende des Hörspektrums (Tiefbass) die Hörempfindung am anderen Ende des Hörspektrums (Hochton) beeinflusst, ohne dass dieser Zusammenhang technisch messbar wäre, da die Beeinflussung erst im menschlichen Hörapparat entsteht! Ursache und Wirkung sind so nicht ersichtlich!

• Simultan evozierte Emissionen (SEOAE), welche durch die Darbietung eines Dauertons hervorgerufen werden.

Otoakustische Emissionen als Teil des aktiven Hörens

Die otoakustischen Emissionen werden zwar in die oben genannten Kategorien eingeteilt, sind aber mit Sicherheit nicht die einzigen Reaktionen des Gehörs auf einen Stimulus, es wurden nur keine anderen Ohrreaktionen untersucht. Auch die Annahme, dass der cochleäre Verstärker nur dazu dient, die Empfindlichkeit des Gehörs zu erhöhen, passt nicht zu Hörphänomenen wie dem Cocktailparty-Effekt. Die Reaktionen des Hörsystems unterscheiden sich auch deutlich, ob ein einzelner Ton, zwei Töne oder komplexe Klänge wie der eines Musikinstrumentes auf das Innenohr trifft.

Beim Cocktailparty-Effekt kann der Hörer sich durch Konzentration auf einen Gesprächspartner gehörmäßig einstellen (aktives Hören), obwohl sich im Raum eine große Anzahl von Menschen unterhalten und im Zweifel noch Musik spielt. Konzentriert sich der Hörer nicht ausreichend auf den Gegenüber, so ist er nicht in der Lage, das Gesprochene zu verstehen. Menschen mit neutralen Schäden der absteigenden Hörbahnen zeigen große Schwierigkeiten zu orten und können einem Gespräch nicht folgen. Aber gerade diese absteigenden Hörbahnen (aus dem Hörzentrum im Gehirn) sind Teil des Regelprozesses für das Aktive Hören.

Die Entdeckung von Tiefton-Maskierungseffekten von OAE´s zeigt, dass sich zum Beispiel Pegelveränderungen im tiefen Tieftonbereich (25Hz) auf die Natürlichkeitsempfindung der Höhen auswirken können. Diese Pegelveränderungen wirken nicht nur über das Entstehen von veränderten Klängen (phasenstarre Kopplung der Partialtöne in der quasistationären Phase des Schwingungsvorgangs), sondern auch durch ein anderes empfundenes Obertonspektrum (inklusive des „inneren Schalls“) durch eben mehr oder minder maskierte OAE´s! Ein solcher Effekt ist bei dem Zuaddieren hochwertiger, sehr tief hinabreichender, richtig eingestellter Subwoofer mit hochwertigen Kompaktboxen auch bei sehr niedrigen Abhörpegeln leicht zu hören. Außerdem kann über die Maskierung ein zeitlicher Zusammenhang zwischen dem Grundton und den Obertönen eines tiefbasserzeugenden Instrumentes hergestellt werden, was über die extreme Wellenlänge des Grundtones sonst unmöglich ist. Dies erklärt auch, warum ein in der Phase korrekt eingestellter Subwoofer über die Obertöne des Instrumentes auch dem empfundenen Tiefbass ein Gefühl von Ortung gibt.

Otoakustischer Emissionsmechanismus ist Teil der Instrumenterkennung

Der Mechanismus, der auch zu OAE´s führt, ist unter Berücksichtigung der oben genannten Argumente und des Cocktailparty-Effekt meiner Auffassung der Schlüssel dazu, Instrumente zu erkennen und zu trennen! Der Mensch kann sich mittels seiner Vorstellung eines Instruments und des gelernten Reflexionsverhaltens (Zeitverhalten) des Raumes auf die einzelnen Töne (Oberwellen) eines Klanges einstellen (Zeitabgleich der Schwingung). So kann der Mensch einzelne Instrumente aus einer Vielzahl von Instrumenten heraushören (zeitlich justieren) und das Instrument klar, deutlich und facettenreich empfinden. Dies ist ja für jeden gesunden Menschen möglich, ja sogar, wenn die Instrumente übereinander oder hintereinander angeordnet sind. Einzige Bedingung, dass das Zusammenfassen (bzw. Trennung) der Oberwellen zu einem Instrument funktioniert, ist ein Identifizieren der Obertöne. Dies ist für das Hörsystem aber durch das Einschwingen des Klanges eines Instruments gegeben, indem dem Gehör quasi die Obertöne des Instrumentes „vorgestellt“ werden. Im Übrigen wird immer wieder von Herstellern elektronischer Instrumente behauptet, dass die Qualität der Einschwingphase eines Klanges die Natürlichkeit des Klanges mehr beeinflusst, als der Klang in seiner quasistationären Phase. Offensichtlich werden bei nicht korrekten zeitlichen Verläufen in der Einschwingphase Obertöne falsch zugeordnet.

Biaurales Hören

Ein wichtiger Mechanismus Instrumente zu trennen ist das biaurale Hören. Dabei werden unterschiedliche Orte im Verhältnis zum Kopf des Hörers zur räumlichen Trennung verwendet und es wirken gleich zwei Mechanismen.

Die Unterschiede in der Übertragung durch die beiden Ohren, je nachdem, ob das Ohr der Schallquelle mehr zugewandt ist oder nicht bezeichnet man als interaurale Übertragungsfunktion. Aus der Differenz der Übertragungsfunktionen des Schalls kann der Hörer die Richtung bestimmen. Die untere Grafik zeigt eine interaurale Übertragungsfunktion.

interaurale Übertragungsfunktion * Bild Martina Kremer, Bergische Universität Wuppertal  

Die 2. wichtige Funktion des aktiven Hörens im HiFi ist die interaurale Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Ohren. Diese Laufzeitdifferenz hängt von der Richtung der Schallquelle zum Hörer ab.

Interaurale Laufzeitdifferenz * Bild Martina Kremer, Bergische Universität Wuppertal

interaurale Laufzeitdifferenz

Somit sind wir in der Lage, durch zwei Mechanismen Instrumente untereinander und den Raum (reflektierenden Schall) zu trennen. Dies soweit "raumbedingter Schall" und die Instrumente bedingten Schalle nicht aus der gleichen Richtung kommen. Bei der Überlagerung von direktem Schall der Instrumente und deren Reflektion greifen dann die Laufzeitunterschiede der Instrumente zur Trennung von Obertönen, die nicht zu einem Instrument gehören und die Synthese der Obertöne, die zu einem Instrument gehören.

Konzentration erhöht Detailreichtum

Während des aktiven Musikhörens wird der Hörer quasi durch die Partitur geführt. Unterschiedliche Phrasen und Stimmen im Chorgesang sowie Soli von Instrumente mit ihren unterschiedlichen Lautstärken führen den Hörer dreidimensional durch die Musik. Immer, wenn der Fokus so auf ein Instrument oder Stimme fällt, wird das Instrument facettenreicher. Das ist für jeden Musikhörer leicht nachzuvollziehen. Über eine hochwertige HiFi-Anlage hört man räumlich, plastisch und kann sich leicht auf einzelne Instrumente einlassen. Warum?

Das Ordnungskriterium Zeit

Da ich davon ausgehe, dass der Mensch, wie oben beschrieben, sich auch aktiv, die seiner Vorstellung nach passenden Obertöne zusammensucht und anpasst, kommt dem Faktor Zeit eine übergeordnete Rolle zu. Effekte in HiFi-Anlagen, die unmittelbar oder mittelbar Zeitzusammenhänge beeinflussen, sind bei der Wiedergabe über HiFi-Anlagen besonders zu betrachten. Bleiben zeitliche Zusammenhänge erhalten, so treten folgende Ergebnisse auf:

• Die Zuordnung der Obertöne zu einem Klang wird verbessert. Geschieht die Zuordnung der Obertöne nur unvollkommen, kann dies erhebliche Folgen haben, da die Wiederholfrequenz eines Musters (Instrument) den empfundenen Grundton beeinflusst. Da aber die Zusammensetzung des Klanges die Wiederholfrequenz beeinflusst, kann ein unzureichend vom Gehirn zugeordneter Oberton die Empfindung des Grundtons deutlich beeinflussen. Ein solcher Effekt ist im HiFi-Bereich häufig zu finden. So beeinflussen Kabel, welche praktisch keine Pegeländerungen im Audio-Bereich besitzen, das empfundene Volumen eines Klanges. Da das Gehirn auch Grundtöne ergänzt, die objektiv nicht im Klang vorhanden sind, ist bei einer korrekteren Zuordnung von Obertönen ein Klang mit mehr Substanz und Volumen festzustellen, weil das Gehirn den Klang besser erkennt!

• Die Trennung von Obertönen, die nicht zu einem Klang gehören, wird verbessert. Ob objektiv vorhandene Verzerrungen bei einer Musikwiedergabe zu Verfärbungen führen, ist nicht nur von der Höhe der Verzerrung abhängig, sondern davon, ob ein erwarteter zeitlicher Zusammenhang zwischen den Obertönen eines Klanges und der Verzerrung bestehen. Daher ist bei manchen Instrumenten eine Verzerrung zu hören, bei anderen nicht, da die Verzerrungen nicht in den Klang „passen“ und so unterdrückt werden. Verbessert man die Zuordnungsfähigkeit der Obertöne durch eine bessere Zeitwiedergabe, so entsteht ein Doppelschlag. Die „passenden“ Obertöne führen zu einem natürlicheren Klang und so auch gleichzeitig die Trennung (Unterdrückung) der „unpassenden“ Töne.

• Die Reflexion eines Instruments im Raum wird leicht als Rauminformation / Raumreaktion eines Instrument erkannt. Durch die Trennung des Instruments in direkten Schall vom Instrument und Reflexion wird das Instrument besser erkannt und wirkt natürlicher. Durch eine exakte zeitbezogene Trennung des Instruments und dessen Reflexion kann das Instrument auch leicht im Raum geortet werden und ein Raumgefühl entstehen. Dieses Raumgefühl beschreibt eine Gefühlsreaktion über die Größe des Raumes, ohne dass ein Schall als Instrument bewusst gehört wird. Jede Schallart (direkter Schall, Reflexion, Hall) hat eine Funktion, die nicht unbedingt als „hörbar“ (kommt als Instrument, Geräusch oder Hall ins Bewusstsein) eingestuft werden kann. Je nachdem, ob das Gehirn es als wichtige Information (Instrument) einstuft, wird es hörbar. Ob dies geschieht, hat viel mit der richtigen (erwarteten) Zeit zu tun. So ist der Hörer in der Lage, mit meiner Obertonzeitkorrektur viel mehr Details hören, ohne dass sich Pegel oder nichtlineare Verzerrungen im Audiobereich ändern.

Bei all meinen Erfahrungen mit der Umsetzung dieses Konzeptes zeigte sich, dass zeitliche „Konsistenz“ ein zentrales Element ist.

Gehörgerechte HiFi-Systeme

Mit Musik & Akustik möchte ich nun gehörgerechte HiFi-Systeme schaffen. Wie schon bei dem Ordnungskriterium Zeit beschrieben, ist eine verbesserte „Zeitwiedergabe“ sowohl für das bessere Raumgefühl, für eine exaktere Ortung als auch für einen detailreicheren und auch verzerrungsärmeren Klang verantwortlich. Damit ist der Parameter zur Optimierung vorgegeben – Zeit.

Wenn der oben genannte aktive Hörprozess besser greift, müssten sich gleich mehrere Klangdimensionen gleichzeitig verbessern. Daher sind die Maßnahmen am interessantesten, welche alle Dimensionen gleichzeitig verbessern, da diese offenbar das aktive Hören unterstützen. Mit den Dimensionen sind Detailreichtum (optimale Zuordnung von Obertönen), Verzerrungsarmut (optimale Trennung von Obertönen), Raumabbildung (optimale Empfindung der Raumgröße) sowie Ortungsschärfe gemeint.

Meiner Erfahrung mit HiFi-Systemen nach braucht das Gehirn/Ohr (System) eine gewisse (zeitliche) Genauigkeit, damit der oben beschriebene Mechanismus richtig funktioniert. Daher ist die Hörbarkeit dieser eben genannten Maßnahmen sehr stark von der konkreten Ausgestaltung des HiFi-Systems abhängig und so nicht immer reproduzierbar. Dies führt zu heftigen Diskussionen über Einzelmaßnahmen im HiFi. Der eine bewertet die Wirkung einer Maßnahme als überwältigend, während der andere an seinem HiFi-System die Maßnahme als völligen Blödsinn ohne Wirkung bezeichnet oder sogar die Wirkung als negativ beschreibt.

Regeln für eine immer reproduzierbare, quasi dreidimensionale Musikwiedergabe

Spätestens jetzt wird klar, dass HiFi-Systeme sehr komplexe Systeme sind, wo Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge eben nicht immer offensichtlich sind. Daher war es unerlässlich, systematisch nach einzelnen Ursache-Wirkungs-Kettengliedern zu suchen, um in Folge eine ganze HiFi-Anlage sicher zu verbessern und das immer und reproduzierbar. Dies führte zu einer Vielzahl von Einzelerkentnissen. Unter anderem die, dass die Raumakustik (Aufstellung) den Klang nachhaltiger beeinflusst, als jedes andere Glied der Kette.

Betrachtung in Wirknetzen mit „kybernetischen Punkten“

Bei allen meinen Bemühungen im HiFi-Bereich steht das Ziel im Vordergrund, eine möglichst authentische Musikempfindung mit einem Mindestmaß an Aufwand zu erzeugen. Da es bei meinen Versuchen deutlich wurde, dass sich verschiedene Effekte auf das Hörsystem auswirken und erst, wenn viele der damit zusammenhängenden Probleme gelöst sind, das gewünschte Ergebnis einstellt, war es notwendig, dies systematisch anzugehen. Dabei fiel mir aber auf, dass sich verschiedene Lösungen gegenseitig negativ beeinflussten. Daher erstellte ich mit Hilfe einer Computersoftware für Vernetztes Denken (nichtmathematische Wirknetze) ein Wirknetz, um das Problem komplexer betrachten zu können.

So konnte ich die Elemente finden, welche stark beeinflusst wurden, aber selbst kaum andere Elemente beeinflussten und solche, welche andere stark beeinflussten, aber selbst kaum beeinflusst wurden. Dies ermöglicht systemkonforme Eingriffe.

Mit Hilfe dieser Analysen war es mir dann möglich, „kybernetische Punkte“ zu finden, welche durch eine technische Manipulation gleich eine Vielzahl von Problemen lösen konnten. Auch die Ausgestaltung der Problemlösungen konnte ich so „systemkonformer“ durchführen.

Produkte zur Optimierung des aktiven Hörens an „kybernetische Punkten“

Schon die Qualität heutiger Mittelklasse HiFi-Geräte ist auf einem sehr hohen Niveau. Betrachten wir lineare, sowie nichtlineare Verzerrungen so unterscheiden sich teure Komponenten nicht wirklich von preiswerten. Dies zumindest in einer definierten Laborumwelt. Ich meine damit, dass es High End-Geräte gibt, die linearere Frequenzgänge, geringere und harmonischere Klirrkomponenten, ein besseres Rauschverhalten oder geringere dynamische Verzerrungen als Mittelklassegeräte haben. Aber Sie werden auch äußerst natürlich klingende High End-Geräte finden, die rauschen, stark lastabhängige Frequenzgänge besitzen und deren Klirrkomponenten alles andere als niedrig sind. Im Vergleich zu diesen Geräten gesehen werden Sie sehr viele preiswerte Geräte finden, die diesen klanglichen High End Geräten messtechnisch weit überlegen sind. Ich habe dazu einen schönen Kommentar in einer Fachzeitschrift gelesen, dessen Kernaussage war: „Ein Gerät, das im Messlabor schlechte Messwerte gezeigt hat, ist solange schlecht – bis es im Hörraum bewiesen hat, dass es gut klingt“. High End Geräte haben wegen Ihrer besseren Umweltverträglichkeit dramatische Vorteile gegenüber preiswerten Geräten. Dies sind Endstufen oder Vorverstärkerausgänge, die lastunabhängiger arbeiten, panzerartige Gehäuse, die Vibrationen von den Platinen fernhalten und hervorragend abschirmen, CD-Träger und Frontplatten von Hochtönern aus Metall, die keine störenden statischen Felder zulassen. Will man nun die Umwelt der HiFi-Geräte (Raum/Schall/Vibrationen, EMI/Kabel, Energie/Netz, Last/Impedanz, usw.) an „kybernetischen Punkten“ optimieren, so zeigt sich, dass eine übergeordnete Priorität neben der Raumakustik die Geräteverbindungen und die Verbindung zum Netz als Umweltschnittstellen haben. Daher habe ich hier in über 25 Jahren meine Priorität gesetzt.

Unter "Die Verbindungen" finden Sie die nach den Prinzipien des "Aktiven Hörens" entwickelten Produkte.

Vertrauen Sie nur Ihren eigenen Augen und Ohren.

Ihr Norbert Maurer

Musik & Akustik

Das sagen Kunden über unsere Arbeit...

* Bild Martina Kremer, Bergische Universität Wuppertal   http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/

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